برآورد ميزان بادبردگي از پشته‌هاي سنگ‌آهن با دو روش دينامك شاره‌هاي محاسباتي و ون كارمن‌‌

Estimation of wind erosion emission from iron ore piles using CFD and Von Karman methods

بررسي ميزان و الگوي پخش ذرات در توپوگرافي‌هاي گوناگون به‌منظور تعيين راهبرد‌هاي اندازه‌گيري و كنترل آلودگي ناشي از ذرات، داراي اهميت بسيار زيادي است. در بسياري از صنايع به‌واسطه وجود دپوي مواد خام در نواحي گوناگون، شاهد پديده بادبردگي هستيم كه باعث آلودگي و اتلاف منابع مواد خام مي‌شود. در بررسي پديده بادبردگي، روش‌هاي اندكي وجود دارد كه يكي از بهترين اين روش‌ها، روش عرضه شده آژانس حفاظت از محيط زيست امريكا است. در اين مرجع فقط به بررسي پتانسيل بادبردگي پشته‌هاي گوناگون پرداخته شده ‌و در مورد نحوه پخش و توزيع غلظت بحث نشده ‌است. در اين مقاله ميزان بادبردگي از پشته‌هاي سنگ‌آهن صنايع فولادسازي با استفاده از روش‌هاي عددي و تجربي مورد بررسي قرار گرفته است. از نرم‌افزار فلوينت و روش تجربي ون كارمن‌‌ در تركيب با روش آژانس حفاظت از محيط زيست امريكا براي برآورد ميزان بادبردگي در طول دوره يك ماهه از يك پشته هرمي‌‌شكل استفاده شده‌ است. نتايج حاصل از هر دو روش با اندازه‌گيري‌هاي صورت گرفته در محل در 10 نقطه اطراف پشته مقايسه شده‌ است. به‌منظور برآورد عددي ميزان بادبردگي، هندسه پشته و خصوصيات فيزيكي سنگ‌آهن موجود در پشته شامل اندازه و توزيع دانه‌بندي ذرات در مدل ديناميكي شبيه‌سازي شده و نيم‌رخ باد در شرايط خنثي لايه مرزي جوّ بر آن اّعمال شده‌ است. در حالت تجربي از روابط آژانس حفاظت از محيط زيست امريكا براي برآورد پتانسيل بادبردگي از پشته استفاده، و سپس نحوه پخش و توزيع آن با روش ون كارمن‌‌ محاسبه شده‌ است. نتايج هر دو روش در نقاط نمونه‌برداري استخراج و با نتايج اندازه‌گيري مقايسه شده‌ است. نتايج نشان مي‌دهد كه الگوي پخش كلي به‌دست آمده از اندازه‌گيري و روش‌هاي پيش‌گفته به‌‌لحاظ كيفي مطابقت خوبي با يكديگر دارند. روش ديناميك شاره‌هاي محاسباتي از نظر كمّي و كيفي تطابق بسيار خوبي با مقادير اندازه‌گيري، به‌خصوص در پايين دست جريان داشته است. ضريب تعيّن در حالت كلي برابر 71/0 براي مدل ديناميك شاره‌هاي محاسباتي و 35/0 براي روش ون كارمن‌‌ به‌دست آمده‌ است. روش ون كارمن‌‌ در همه نقاط، غلظت آلاينده PM10 را كمتر از مقادير اندازه‌گيري شده به‌دست مي‌دهد.